[发明专利]一种全氨基柱[5]芳烃及其合成方法和在检测三价金离子中的应用

说明书

本发明涉及荧光传感技术领域，提供了一种全氨基柱[5]芳烃(ATP5)，具有式I所示结构。本发明提供的全氨基柱[5]芳烃在紫外光照射下可以显示出较好的黄白色荧光，且具有良好的溶解性；本发明提供的全氨基柱[5]芳烃对Au³⁺的识别有专一性，其识别作用不受pH的影响。将本发明提供的全氨基柱[5]芳烃作为荧光传感器检测水溶液中的Au³⁺，最低检测限可以达到7.59×10^‑8mol·L^‑1。本发明还提供了所述全氨基柱[5]芳烃的合成方法，本发明提供的合成方法利用乙二胺既作为反应原料又作为溶剂，通过氨解反应能成功将氨基修饰在柱芳烃上，方法简便，容易操作，收率高。

技术领域

本发明涉及荧光传感技术领域，特别涉及一种全氨基柱[5]芳烃及其合成方法和在检测三价金离子中的应用。

背景技术

一直以来人们对金元素的应用给予了极大的关注，金元素是众多金属元素中比较重要的一种，不仅可以用来做黄金饰品，而基于其独特的理化性质被广泛应用于金纳米材料、催化和传感等方面。虽然金元素在材料科学中存在着至关重要的作用，但研究证明，可溶性金元素如氯金酸盐等在人体内具有潜在的毒性，当积累一定浓度时，金离子会通过与生物分子的不可逆相互作用而对一些生物系统产生毒性，可以与蛋白质、DNA等相互作用干扰生物分子细胞组成，金离子还会对肝脏、肾脏和周围神经系统造成严重损害。因此，寻求一种高效简便的检测方法用来识别检测金离子具有重要意义的。

近年来，荧光探针由于具有快速、简单、实时监测、检测限低等优点而受到研究者的广泛关注。2016年，Wang等设计合成了基于硼-二吡咯甲烷 (BODIPY)染料的单席夫碱荧光探针，该探针通过不可逆的C-N键水解反应对Au³⁺进行识别，当它受到特定波长的激发光照射时，探针发生分子内的电荷转移导致BODIPY的荧光淬灭，当加入Au³⁺后生成含有醛基的BODIPY，从而导致BODIPY的荧光增强，可用肉眼观察到上述现象的变化。同年，该课题组还合成了基于Au³⁺检测的硼二吡咯甲烷(BODIPY)衍生物的新型荧光探针。Kim等人设计了潜伏荧光团可以通过Au³⁺催化使香豆素发生成环反应产生强荧光，它是一种用于Au³⁺的高选择性和灵敏的荧光开启探针。

自柱芳烃被发现以来，有关柱芳烃作为荧光传感器的应用吸引了许多研究者，如Yuan和Feng等人设计合成了一种三氮唑连接的8-羟基喹啉修饰的一种共聚柱[5]芳烃，它可以连续性检测识别钍(IV)离子和氟离子。Shi和 Xia等人研究了基于水溶性柱[5]芳烃和含有罗丹明B的两亲物G1在水介质中实现了对Cu²⁺的响应性自组装。这种自组装系统显示出对Cu(II)的响应特性，进而可以识别水溶液中的Cu²⁺，并且赋予它们在各个领域(例如传感器、控制释放和药物传递)中潜在的应用。Yao等人还构建了一种基于柱芳烃的分子识别和金属配位驱动的荧光超分子聚合物。由于三联吡啶可以稳定地络合Zn²⁺客体，所以他们报道了一种Zn²⁺响应的荧光柱[5]芳烃，通过Zn²⁺与三联吡啶基团间的配位，来实现对Zn²⁺的识别。但是，目前能够用于识别金离子的柱芳烃仍然较少。鉴于此，研究一种能够识别金离子的柱芳烃，利用柱芳烃的荧光构筑金属离子荧光传感器具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种全氨基柱[5]芳烃及其合成方法和在检测三价金离子中的应用。本发明提供的全氨基柱[5]芳烃对Au³⁺的识别有专一性，且不受pH值的影响，并且本发明提供的全氨基柱[5]芳烃的合成方法简便，无需进行叠氮化反应、还原反应等具有危险性的步骤。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种全氨基柱[5]芳烃，具有式I所示结构：